射頻芯片由于需要處理高頻射頻信號，屬于模擬芯片中的高門檻、高技術(shù)難度環(huán)節(jié)，因此一直以來就被譽為“模擬芯片皇冠上的明珠”。

最近，芯八哥“走進產(chǎn)業(yè)鏈”欄目記者采訪了國nei射頻前端新銳企業(yè)—地芯科技的銷售總監(jiān)王偉剛，探討在射頻芯片加速國產(chǎn)替代的背景下，當前地芯科技企業(yè)的發(fā)展情況以及對行業(yè)未來發(fā)展的展望。

短期內(nèi)已推出三大產(chǎn)品線，其中模擬信號鏈產(chǎn)品性能可匹配TI/ADI等全球頂尖大廠水平

據(jù)了解，地芯科技成立于2018年，是一家新興的高端模擬射頻芯片供應(yīng)商。近年來，公司的發(fā)展勢頭愈發(fā)亮眼，其產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于5G無線通信、物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)電子等多個領(lǐng)域，并且得到了?？?、大華、利爾達、佰才邦等知名客戶的高度認可。

“地芯科技雖然成立時間很短，但發(fā)展速度很快。截至目前，我們已經(jīng)形成了以射頻前端芯片、射頻收發(fā)芯片、模擬信號鏈芯片為主的三大產(chǎn)品系列，其中射頻前端主要是應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)上面，模擬信號鏈以工業(yè)電子的應(yīng)用為主，而射頻收發(fā)芯片則是我們在通信基站領(lǐng)域的重要布局。”王偉剛介紹道。

地芯科技芯片主要應(yīng)用場景

資料來源：地芯科技

模擬信號鏈方面，地芯科技目前擁有高速Pipeline ADC、高精度SAR ADC、高精度電壓基準源等三大系列產(chǎn)品，其中高速Pipeline ADC能夠覆蓋10到14位采樣精度，10M到1G采樣率；高精度SAR ADC則支持10到16位采樣精度，100K到1M采樣率；而高精度電壓基準源產(chǎn)品全系列采用基準源封裝，具有低噪聲、低溫漂、高初始精度等技術(shù)特征。

以高速Pipeline ADC系列GAD2245產(chǎn)品為例，該芯片支持14 位采樣精度和10M采樣率以及極低功耗特性，可以很好地支持光電轉(zhuǎn)換信號的高靈敏度采集。同時，得益于其高線性度，GAD2245 可在工業(yè)溫度范圍內(nèi)提供超群的低電平輸入信號性能。目前，該產(chǎn)品可在紅外熱成像、超聲波頻譜分析、便攜式儀器、光電信號采集、無線和有線寬帶通信等高頻、寬動態(tài)范圍信號領(lǐng)域廣泛使用。

地芯科技GAD2245在紅外成像的應(yīng)用

資料來源：地芯科技

“我們的Pipeline系列創(chuàng)新型250M以上采樣率的產(chǎn)品打破了國際壟斷，產(chǎn)品性能業(yè)界領(lǐng)先，14位/125M采樣率Pipeline產(chǎn)品技術(shù)也領(lǐng)跑國內(nèi)友商，性能能夠匹配全球頂尖大廠水平；而SAR ADC系列產(chǎn)品具有兼容性好，超低功耗的特點，其中16Bit/ 100Ksps產(chǎn)品系列功耗可低至1.8 mW/ch，而成熟產(chǎn)品系列可兼容TI、ADI的競品, 并且在此基礎(chǔ)上簡化了設(shè)計流程，替代設(shè)計無需更改硬件設(shè)計及PCB layout?！?王偉剛表示，“該項目從去年開始啟動，到今年已經(jīng)實現(xiàn)了多個系列芯片的小批量出貨，目前客戶反饋都比較好，預(yù)計明年會在此基礎(chǔ)上進一步放量，將會為我們帶來比較可觀的收入。”

物聯(lián)網(wǎng)射頻前端年出貨量已達千萬片量級，射頻收發(fā)芯片更是填補了國內(nèi)市場的空白

無線通信的發(fā)展離不開射頻前端的進化，而射頻前端的變革始終追隨無線通信的演進。蜂窩移動通信技術(shù)從2G發(fā)展到現(xiàn)在的5G 時代，移動網(wǎng)絡(luò)速度越來越快，因此對射頻前端芯片的要求也越來越高。

在射頻前端芯片方面，地芯科技基于低功耗硅基CMOS技術(shù)，研發(fā)了FEM、PA兩大系列多款低功耗、高性能的產(chǎn)品，能夠廣泛應(yīng)用于藍牙、Zigbee、WiFi、NB-IOT、WiSUN、LoRa等各類各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景中，目前在綠米、安居寶、順舟科技、飛比、快住科技、立達信等下游客戶每年的發(fā)貨量已經(jīng)達到千萬片量級，位于市場同類產(chǎn)品銷量前列。

以GC1101為例，該芯片是采用CMOS工藝實現(xiàn)的單芯片器件，其內(nèi)部集成了射頻功率放大器（PA）、低噪聲放大器（LNA）以及芯片收發(fā)開關(guān)控制電路，是一款面向IEEE 802.15.4/Zigbee、藍牙無線傳感網(wǎng)絡(luò)以及其他2.4 GHz ISM頻段無線系統(tǒng)全集成的射頻前端單芯片。

王偉剛指出：“GC1101飽和功率可達到22.5dBm，輸出功率20dBm時電流僅有97mA，噪聲系數(shù)NF只有2.9dB，特別的架構(gòu)設(shè)計使得ESD性能高達8KV，遠高于市場同類產(chǎn)品。除了具有上述高性能、低功耗、低噪聲的優(yōu)點外，該芯片還采用QFN-16（3 x 3 x 0.75 mm）封裝，可兼容市場上Skyworks的RFX2401C產(chǎn)品，并且具有明顯的成本優(yōu)勢。目前該產(chǎn)品已經(jīng)在工業(yè)控制自動化、智能家居和符合RF4CE 協(xié)議的射頻系統(tǒng)中大規(guī)模應(yīng)用，成為公司當前階段的主打產(chǎn)品和主要收入來源?！?/span>

地芯科技射頻前端芯片GC1101

資料來源：地芯科技

隨著5G時代的到來，運營商加速5G基站建設(shè)，而射頻收發(fā)芯片是基站系統(tǒng)的關(guān)鍵芯片，成本約占整個基站系統(tǒng)的20%左右。按照5年的建設(shè)周期計算，5G基站射頻收發(fā)芯片每年市場空間將超過100億人民幣，市場潛力巨大，然而國內(nèi)基站側(cè)的射頻收發(fā)器芯片自給率非常低，市場幾乎被國外公司壟斷。

經(jīng)過持續(xù)投入與潛心研發(fā)，地芯科技連續(xù)攻克5G小基站部署中RRU模塊的收發(fā)芯片在熱耗、低效、頻段沖突等方向的技術(shù)難題，實現(xiàn)高效射頻收發(fā)、高效功率放大、低耗射頻發(fā)射等技術(shù)效果，并通過一系列嚴苛的測試與規(guī)格審定，成功量產(chǎn)風行系列GC080X產(chǎn)品，可廣泛應(yīng)用于用軟件無線電系統(tǒng)、5G/4G LTE及專網(wǎng)無線通信基站、多功能智能終端、點對點通信系統(tǒng)等幾乎所有現(xiàn)代化數(shù)字無線通信系統(tǒng)中。

地芯科技GC080X系列產(chǎn)品

資料來源：地芯科技

王偉剛指出:“GC080X系列是依靠我們完全自主的創(chuàng)新技術(shù)率先研發(fā)并量產(chǎn)的國產(chǎn)5G收發(fā)機，可廣泛應(yīng)用在基站系統(tǒng)、專用電臺、無線圖傳、車聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星雷達等多個領(lǐng)域。該系列芯片通過設(shè)計優(yōu)化和工藝升級，不僅在可以做到Die面積比國際領(lǐng)先競品縮小50%、功耗上低40%，而且也是現(xiàn)階段國內(nèi)唯一一家能夠支持5G NR 100MHz帶寬的收發(fā)機，填補了國內(nèi)市場在該領(lǐng)域的空白。最關(guān)鍵的一點是該芯片基本上全部采用國內(nèi)供應(yīng)鏈，在產(chǎn)業(yè)鏈上真正做到了自主可控，避免了被卡脖子的情況出現(xiàn)。從產(chǎn)品布局來說，收發(fā)機產(chǎn)品的成功上市，意味著我們的產(chǎn)品已經(jīng)完成了從射頻前端、信號鏈到射頻收發(fā)芯片整個模擬射頻產(chǎn)業(yè)鏈的全覆蓋。”

射頻前端國產(chǎn)替代加速，地芯科技以物聯(lián)網(wǎng)作為切入點有望實現(xiàn)變道超車式發(fā)展

業(yè)內(nèi)周知，射頻前端指位于射頻收發(fā)器及天線之間的中間模塊，其功能為無線電磁波信號的發(fā)送和接收，是移動終端設(shè)備實現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接、Wi-Fi、藍牙、GPS 等無線通信功能所必需的核心模塊。若沒有射頻前端芯片，手機等移動終端設(shè)備將無法撥打電話和連接網(wǎng)絡(luò)，失去無線通信功能。因此，射頻前端在無線通信中有不可或缺、至關(guān)重要的作用。

射頻前端的簡化架構(gòu)圖

資料來源：臻鐳科技

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)和5G通信的快速發(fā)展帶動對射頻前端芯片的需求不斷提高。根據(jù)QY Research的數(shù)據(jù)顯示，2021年全球射頻前端市場規(guī)模約為204.59億美元，預(yù)計未來6年將保持10.39%的年復(fù)合增長率，至2027年其市場規(guī)模有望達到370.27億美元。

資料來源：QY Research

雖然市場空間巨大，但由于射頻前端芯片的設(shè)計壁壘高、難度大，需要研發(fā)人員具備長時間的設(shè)計經(jīng)驗和工藝經(jīng)驗積累才能有所突破。因此，長期以來射頻前端芯片市場基本上被美國、日本擁有人才、技術(shù)、資本等各個方面優(yōu)勢的國際頭部廠所壟斷。

根據(jù)Yole的數(shù)據(jù)，全球射頻前端市場集中度較高，2020年射頻前端市場全球前五大廠商合計市場份額高達84%。具體來看，思佳訊（Skyworks）市場份額排名第一，占比21%；村田（Murata）市場份額排名第二，占比17%；博通（Broadcom）市場份額排名第三，占比16%；科沃（Qorvo）與高通（Qualcomm）市場份額相當，均為15%；其他廠商合計占16%。

資料來源：Yole

自2018年以來，在國際貿(mào)易摩擦不斷加劇的背景下，國內(nèi)主要智能終端廠商基于供應(yīng)鏈安全及成本可控角度考慮，逐漸向國nei射頻前端企業(yè)開放其供應(yīng)鏈體系，國產(chǎn)射頻芯片企業(yè)迎來難得的發(fā)展窗口期。

從國產(chǎn)替代的路徑來看，國產(chǎn)射頻器件首先從中低端機型以及2G、3G及4G產(chǎn)品展開，再逐步向中高端機型以及5G產(chǎn)品滲透。在此背景下，國nei射頻前端產(chǎn)業(yè)鏈涌現(xiàn)出一批快速發(fā)展的企業(yè)，其中射頻功率放大器領(lǐng)域有唯捷創(chuàng)芯、慧智微、昂瑞微等，在射頻開關(guān)及LNA領(lǐng)域有卓勝微、艾為電子等，在濾波器領(lǐng)域有好達電子、德清華瑩等。

“目前在全球射頻器件供應(yīng)市場上，大部分市場份額被美國Qorvo和Skyworks所占有，原因主要有以下三個方面：首先，Qorvo、Skyworks主要以IDM模式運營為主，擁有自己的工廠，因此在成本上會有一定的優(yōu)勢；其次，它們擁有先發(fā)的積累優(yōu)勢，技術(shù)研發(fā)實力較強，產(chǎn)品性能以及對市場的引領(lǐng)都是比較領(lǐng)先的；最后它們深耕射頻領(lǐng)域多年，產(chǎn)品覆蓋非常全面，可以為客戶提供更多的產(chǎn)品型號選擇?！?/span>

針對當下射頻前端市場發(fā)展的現(xiàn)狀，王偉剛分析道，“不過，移動通信技術(shù)更新迭代較快，在4G 到5G 的演進過程中，射頻器件的復(fù)雜度逐漸提升，產(chǎn)品在設(shè)計、工藝和材料等方面都將發(fā)生遞進式的變化。因此，地芯科技也是抓住這個機會，適時推出硅基CMOS技術(shù)的射頻解決方案，目前該系列芯片在性能上不僅能夠匹配國外大廠，而且很多技術(shù)指標已經(jīng)是遠高于同類對標產(chǎn)品，并且基于國內(nèi)供應(yīng)鏈還能夠?qū)崿F(xiàn)一定的成本優(yōu)勢?！?/span>

作為一家成立僅4年的公司，是如何能夠做到在短期內(nèi)便研發(fā)出了卡脖子的射頻收發(fā)芯片并且在市場上直接與Qorvo、Skyworks等國際大廠競爭的？

或許從地芯科技的人員構(gòu)成中不難找到答案。目前公司的核心研發(fā)團隊成員80%以上為碩士與博士學(xué)歷，具有10至20年的芯片研發(fā)與量產(chǎn)經(jīng)驗，曾工作于高通、聯(lián)發(fā)科、三星、TI等國際知名半導(dǎo)體大廠，并且畢業(yè)于清華大學(xué)、浙江大學(xué)、加州大學(xué)洛杉磯分校、新加坡國立大學(xué)等海內(nèi)外名校，涵蓋系統(tǒng)、射頻、模擬、數(shù)字、算法、軟件、測試、應(yīng)用、版圖等技術(shù)人才，具有完備的芯片研發(fā)與量產(chǎn)能力。

王偉剛表示：“公司以研發(fā)為驅(qū)動，第一代射頻收發(fā)產(chǎn)品落地的同時，我們也已經(jīng)開始了200MHz帶寬的第二代收發(fā)機產(chǎn)品的研發(fā)，目前大部分研發(fā)費用基本上都花在了這上面。雖然說公司現(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了自我造血能力，但是如果想要加速發(fā)展并且在行業(yè)樹立絕對領(lǐng)先地位的話，仍然需要外部資本尤其是產(chǎn)業(yè)資本的支持，因此，我們現(xiàn)在正在推動B輪融資，應(yīng)該不久后就會完成正式交割?！?/span>

目前，在國nei射頻前端市場，卓勝微、唯捷創(chuàng)芯、惠智微、飛驤科技等已經(jīng)擁有先發(fā)優(yōu)勢，如何找到自己的生存空間和快速發(fā)展壯大的突破口成為了地芯科技自成立以來一直就在思考的問題。

“整體來看，目前國nei射頻市場主要玩家并不多，整體自給率不到10%，在國產(chǎn)替代的大趨勢下，未來這一塊仍然有很大的市場發(fā)展空間”，王偉剛說道，“不過，目前其他公司已經(jīng)做得很成熟并且優(yōu)勢很大的領(lǐng)域，我們短期內(nèi)肯定是不會再去競爭了。我們的思路還是選擇以競爭更少但是空間很大的物聯(lián)網(wǎng)市場作為切入點，并且持續(xù)強化在這方面的優(yōu)勢，致力于在未來成為全球領(lǐng)先的5G物聯(lián)網(wǎng)以及工業(yè)電子的高端模擬射頻芯片設(shè)計公司?！?/span>

結(jié)語

中國是全球射頻芯片領(lǐng)域最大的市場之一，但目前中國市場基本被國外廠商壟斷。地芯科技團隊憑借多年的行業(yè)積累、持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新經(jīng)驗，研發(fā)出了具有很高的技術(shù)壁壘和市場競爭優(yōu)勢的產(chǎn)品，并且有能力與世界一線的射頻收發(fā)芯片廠商競爭，相信在未來有潛力成長為國nei射頻收發(fā)芯片領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)。